Inclusion dans l'eau - monoelement - Capteur 2.25 MHz

Paramètres d'entrée dans CIVA

 

Paramètres du capteur

Le diamètre du capteur entré dans CIVA est celui donné par le fabricant :

  • Diamètre du capteur : 6.35mm

La fréquence centrale du signal d’entrée est la fréquence nominale donnée par le fabricant :

  • Fréquence centrale = 2.25 MHz

Les deux autres paramètres du signal d’entrée, la bande passante et la phase, sont déterminés par ajustement des formes temporelles des échos mesurés et simulés d’un réflecteur de référence pour lequel les prédictions de CIVA ont été validées. Le réflecteur de référence choisi pour ce capteur est un trou génératrice (TG) de diamètre Ø=2mm placé à 44mm de profondeur dans le bloc d’étalonnage en acier. Cet écho de référence a été mesuré pour une hauteur d’eau de 20mm.

La bande passante et la phase du signal d’entrée ainsi déterminées sont (Figure 14):

  • Bande passante =55%
  • Phase = 40°

Figure 14 : Superposition après ajustement de la bande passante et de la phase du signal d’entrée CIVA des A-scans mesuré, simulé avec SOV_COMPLET de l’écho d’un TG Ø2mm placé à 44mm de profondeur dans un bloc d’étalonnage en acier, hauteur d’eau 20mm. Amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Paramètres des inclusions

Les diamètres des inclusions entrés dans CIVA sont ceux donnés par le fabricant :

  • Diamètre des inclusions = 1, 2, 4 et 6 mm

Les vitesses des ondes L et T dans les inclusions en acier inoxydable n’ont pas pu être mesurées précisément. Elles ont cependant été déterminées grâce à une rapide étude paramétrique avec CIVA  utilisant le fait :

  • qu’une variation de la vitesse des ondes T autour de 3000m/s (vitesse dans un acier) a un effet sur la position et l’amplitude des échos arrivant après l’écho spéculaire (Figure 15 en haut).
  • qu’une variation de la vitesse des ondes L a un très faible effet sur les amplitudes de ces échos et pas sur leurs positions (Figure 15 en bas).
  • que l'amplitude de l’écho spéculaire ne dépend pas des valeurs de ces vitesses (Figure 15 haut et bas).

Figure 15 : Résultats de simulation illustrant l’effet d’une variation de la vitesse des ondes T dans l’inclusion (en haut) et de celle des ondes L (en bas) sur l’écho de l’inclusion de Ø2mm placée dans l’eau à 60mm du capteur. L’effet de la variation des ondes T sur les échos suivant l’écho spéculaire a été utilisé pour déterminer la vitesse de ces ondes. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

Ainsi, la vitesse des ondes T dans l’inclusion est déterminée par ajustement des positions temporelles des échos arrivant après le premier écho spéculaire expérimental et simulé avec SOV-COMPLET (Figure 16 en haut).

La valeur obtenue est :

  • vT-acier = 3300 m/s (Figure 16 en bas).

Figure 16 : Superposition des A-scans mesurés et simulés avec SOV-COMPLET apparetenant à l’écho de l’inclusion de Ø2mm placée à 60mm du capteur . En haut : A-scan mesuré et 3 A-scans simulés obtenus pour 3 vitesses différentes des ondes T dans l’inclusion. En bas: A-scans mesuré et simulé avec la vitesse des ondes T pour laquelle on obtient le meilleur accord. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

Remarque : les modèles SOV et SOV-COMPLET simulent les mêmes échos après ajustement (Figure 17). La vitesse déterminée ne dépend pas du modèle choisi pour les simulations

 

Figure 17 : Superposition des A-scans simulés avec SOV et SOV-COMPLET de l’écho de l’inclusion de Ø2mm placée à 60mm du capteur. On voit que l’écho spéculaire et les échos suivants ne dépendent pas du modèle à cette distance. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Ensuite, la vitesse des ondes L dans l’inclusion a été déterminée par ajustement des amplitudes des échos mesurés et simulés de l’inclusion de référence arrivant après le premier écho spéculaire (Figure 18 en haut).

La valeur obtenue est (Figure 18 en bas):

  • vL-acier = 5850 m/s.

Figure 18 : Superposition des A-scans mesuré et simulé avec SOV-COMPLET de l’écho de l’inclusion de Ø2mm placée à 60mm du capteur. En haut : A-scans simulés obtenus pour 3 vitesses différentes des ondes L dans l’inclusion. En bas : A-scan simulé obtenu avec la vitesse des ondes L pour laquelle les A-scans présentent le meilleur accord. Amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Ces vitesses des ondes L et T déterminées pour l’inclusion de Ø2mm ont été utilisées en entrée de CIVA pour les autres inclusions en supposant qu’elles sont identiques.

 

Paramètres de l'eau

Cette vitesse a été mesurée en utilisant les rebonds successifs d’un écho de surface sur un plan infini.

  • vLeau = 1483 m/s

L’atténuation dans l’eau a été négligée pour les simulations à la fréquence de 2.25MHz car elle est très faible. Par ailleurs, nous avons vérifié en comparant des simulations réalisées avec et sans atténuation dans l’eau qu’elle est n'a pas d'effet pour les distances capteur/réflecteur choisis dans cette étude.

  • Atténuation dans l’eau négligée pour le capteur à 2,25MHz

 

Référence pour les amplitudes lors des comparaisons mesure/CIVA

L'amplitude de référence pour les compraisons expérience/simulation est l’amplitude de l’écho spéculaire L0° du TGØ2mm situé à 44mm dans le bloc d’étalonnage inspecté avec une hauteur d’eau de 20mm (Figure 14). Les amplitudes de cet écho obtenues avec les modèles SOV et SOV_COMPLET étant quasi identiques, la même valeur en points a été utilisée comme référence pour les amplitudes pour les 2 modèles (Figure 19).

 

Figure 19 : Superposition des A-scans simulés avec SOV et SOV_COMPLET de l’écho du TG de référence pour les amplitudes (placé à 44mm de profondeur dans un bloc d’étalonnage en acier, hauteur d’eau 20mm) montrant que les deux modèles prédisent des échos très proches. Amplitudes comparables. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Champ du capteur plan 2,25 MHz dans l'eau

Les Figure 20 et Figure 21 ci-dessous montrent le champ simulé émis par le capteur dans l’eau.

L’amplitude maximale émise par le capteur sur son axe est à 15.5mm de distance. La largeur de la tache focale à -3dB est de 1.9mm à cette distance et augmente de part et autre (Figure 20).

Les billes de Ø4 et 6 mm sont donc beaucoup plus grandes que la tache focale comme on peut le constater sur la Figure 21 où les inclusions sont représentées avec une échelle identique à celle de la cartographie du champ afin de donner une idée de leurs dimensions par rapport à la tache focale.

Figure 20 : Simulation avec CIVA du champ émis par le capteur dans l’eau. En haut profil du champ le long de l’axe du capteur montrant un maximum à 15.5mm de distance du capteur. En bas, cartographies (6mmx6mm) du champ dans des plans perpendiculaires à son axe à différentes distances du capteur. Amplitudes comparables (réf = amplitude maximale du champ obtenue à D=15.5mm). Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.
 
 

Figure 21 : Simulation avec CIVA du champ émis par le capteur dans l’eau. Représentation des inclusions à la même échelle que celle de la cartographie du champ afin de donner une idée des dimensions relatives des inclusions et du faisceau. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Résultats obtenus pour les inclusions en acier

On rappelle dans le tableau ci-dessous les bridages de CIVA dans le cas du capteur à 2.25MHz. Ces bridages ont été temporairement supprimés dans une version de développement afin de permettre le calcul des échos des quatre inclusions avec les 3 modèles SOV, SOV_COMPLET et SPECULAIRE et ainsi évaluer la pertinence des bridages proposés. Cela signnifie que dans la version commerciale, le calcul des configurations correspondant aux cases "non" du tableau 2 n'est pas possible.

2.25MHZ

Inclusion Ø 1mm

Inclusion Ø 2mm

Inclusion Ø 4mm

Inclusion Ø 6mm

SOV

oui

oui

oui

non

SOV_COMPLET

oui

oui

oui

non

SPECULAIRE

non

non

non

oui

Tableau 2 : Modèles disponibles dans CIVA pour le calcul des échos des inclusions en fonction de leur diamètre pour le capteur à 2.25MHz.

 

Résultats expérimentaux

Les courbes échodynamiques amplitude/distance expérimentales sont présentées sur la Figure 22. En haut, les amplitudes sont relatives à celles de l’écho de référence; en bas les amplitudes sont normalisées. On peut noter que :

  • l’amplitude maximum des échos augmente avec le diamètre de l’inclusion. L'amplitude augmente de 5 à 6 dB quand le diamètre de l’inclusion est doublé. On note également une augmentation de 3.5dB entre les inclusions de 4 mm et 6mm.
  • la distance « dmax » à laquelle l’amplitude de l’écho est maximale ne dépend quasiment pas du diamètre de l’inclusion : dmax  = 14 ou 14.5mm.
  • au-delà de « dmax », la pente de la décroissance ne dépend pas du diamètre de l’inclusion.

Figure 22 : Résultats expérimentaux montrant l’évolution des courbes échodynamiques amplitude/distance avec les diamètres (de 1mm à 6mm) des inclusions en acier. En haut) amplitudes comparables, référence: écho L0° d’un TGØ2mm à 44mm de profondeur dans la cale d’étalonnage en acier ferritique, hauteur d’eau 20mm. En bas) amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Les courbes XY expérimentales obtenues pour les 4 inclusions sont présentées sur la Figure 23 (amplitudes normalisées). La largeur de la tache focale ne dépend pas du diamètre de l’inclusion.

Figure 23 : Résultats expérimentaux montrant l’évolution des coupes XY expérimentales à la distance focale expérimentale avec les diamètres (1 à 6mm) des inclusions en acier. Amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

La forme des échos spéculaires des inclusions situées à la distance focale de 14.5mm ou en champ lointain du capteur (60mm) ne dépend pas du diamètre de l’inclusion (Figure 24). L’écho arrivant après la première contribution est d’autant plus éloigné en temps du premier écho que le diamètre de l’inclusion est grand. L’origine des échos apparissant après la contribution spéculaire n’est pas précisément connue, il se produit un mélange entre des ondes rasantes et des ondes pénétrant l’inclusion dans laquelle elles se propagent, rebondissent avec d’éventuelles conversions de modes, interfèrent…

 

Figure 24 : Résultats expérimentaux montrant l’évolution des A-scans avec les diamètres (de 1mm à 6mm) des inclusions en acier, distance capteur/inclusion = 14.5mm à gauche et 60mm à droite. Amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Comparaison mesure/CIVA

  • Courbes amplitude/distance

Les comparaisons des courbes amplitude/distance mesurées et simulées avec les trois modèles SOV-COMPLET, SOV et SPECULAIRE sont présentées Figure 25 (inclusions Ø1mm et 2mm) et Figure 26 (inclusions Ø4mm et 6mm).

 

Figure 25 : Comparaison des courbes amplitude/distance mesurées et simulées avec SOV, SOV-COMPLET et SPECULAIRE, cas des inclusions de 1 et 2mm. Référence pour les amplitudes: écho L0° d’un TGØ2mm à 44mm de profondeur dans une cale d’étalonnage en acier ferritique, hauteur d’eau 20mm. Dans CIVA non débridée les modèles SOV et SOV_COMPLET sont autorisés pour les inclusions de 1 et 2mm. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.
 

Figure 26 : Comparaison des courbes amplitude/distance mesurées et simulées avec SOV, SOV-COMPLET et SPECULAIRE, cas des inclusions de 4 et 6mm. Référence pour les amplitudes: écho L0° d’un TGØ2mm à 44mm de profondeur dans une cale d’étalonnage en acier ferritique, hauteur d’eau 20mm. Dans CIVA non débridée les modèles SOV et SOV_COMPLET sont autorisés pour l’inclusion de 4mm et le modèle SPECULAIRE est autorisé pour l’inclusion de 6mm. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz

La distance dmax à laquelle l’amplitude de la courbe amplitude/distance est maximale est indiquée dans le Tableau 3. Les écarts entre dmaxEXPERIMENTAL et dmaxCIVA sont indiqués dans le Tableau 4.

Distance “D” amp max (mm) -/+0.5mm

Champ Simulé

Inclusion Ø1mm

Inclusion Ø2mm

Inclusion Ø4mm

Inclusion Ø6mm

 

15.5

 

 

 

 

Mesure

 

14

14.5

14

14

SOV

 

15

14.5

13.5

13

SOV_COMPLET

 

13.5

14

13.5

13.5

SPECULAIRE

 

14

14

13

14

Tableau 3 : Distances capteur/inclusion correspondant au maximum d’amplitude du champ émis sur l’axe du capteur ou aux distances auxquelles l’amplitude de la courbe amplitude/distance est maximale. Résultats de mesure et de simulations avec les 3 modèles. Les nombres en caractères gras correspondent aux cas non bridés dans CIVA. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.
 
 

ΔDsim/exp amp max (mm)

Inclusion Ø1mm

Inclusion Ø2mm

Inclusion Ø4mm

Inclusion Ø6mm

SOV

1

0

-0.5

-1

SOV_COMPLET

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

SPECULAIRE

0

-0.5

-1

0

Tableau 4 : Ecarts entre mesure/CIVA entre les distances capteur/inclusion du tableau précédent. Les nombres en caractères gras correspondent aux cas non bridés dans CIVA. Capteur plan Ø6.35mm, 5MHz.

 

Modèles SOV-COMPLET et SPECULAIRE : un très bon accord est obtenu avec l'expérience pour les 4 inclusions à toutes les distances. Les écarts ne dépassent pas 2dB sauf aux très petites distances. Les positions de « dmax » sont bien prédites pour les 4 inclusions.

Plus en détail :

  • En champ lointain les écarts mesure/simulation sont < 1dB pour toutes les inclusions sauf dans le cas de l’inclusion de 6mm et du modèle SOV_COMPLET pour lequel l’écart mesure/simulation atteint un peu plus de 2dB alors que SPECULAIRE est plus proche de la mesure. Cet écart supérieur à 2dB peut être attribué à une limite du modèle concernant le calcul des coefficients de diffraction pour les grands « ka » (cf here).
  • Autour de « dmax » les courbes amplitude/distance prédites par SOV_COMPLET et SPECULAIRE sont en très bon accord avec la mesure (écarts inférieurs à 2dB).
  • Les écarts sont plus importants aux très petites distances mais ne dépassent pas 4 dB.
  • La distance « dmax » ne dépend quasiment pas du diamètre de l’inclusion selon SOV_COMPLET et SPECULAIRE (Tableau 3) comme c’est le cas expérimentalement. Les deux modèles ont tendance à légèrement sous-estimer « dmax » par rapport à la mesure, mais les écarts entre les valeurs mesurée et simulée restent inférieurs à 1mm (Tableau 4)

Modèle SOV: l’accord avec la mesure est moins bon que pour les 2précédents modèles lorsque les inclusions sont près du capteur.

Plus en détail :

  • En champ lointain les écarts mesure/simulation sont < 1dB pour toutes les inclusions sauf celle de 6mm pour laquelle l’écart mesure/simulation atteint un peu plus de 2dB (comme avec SOV_COMPLET cet écart peut être attribué à une limite du modèle concernant le calcul des coefficients de diffraction pour les grands « ka »).
  • Autour de « dmax » les formes des courbes amplitude/distance prédites par le modèle SOV ne sont pas en bon accord avec la mesure. Les écarts mesure/simulation atteignent plus de 8dB aux distances inférieures à la distance focale. A la focale, les amplitudes maximales prédites par le modèle SOV sont sous-estimées de 2dB environ pour l'inclusion de 1mm et surestimée de 3dB environ pour l'inclusion de 6mm. Pour les inclusions de 2 et 4mm, les amplitudes maximales simulées et expérimentales montrent un bon accord.
  • la distance « dmax » à laquelle l’amplitude de l’écho est maximale diminue un peu avec l’augmentation du diamètre de l’inclusion : dmax varie de 13mm à 15mm (Tableau 3) ce qui n’est pas en accord avec la mesure. Mais les écarts entre les valeurs mesurée et simulée avec SOV sont inférieurs à 1mm (Tableau 4).

Ces comparaisons mesure/simulations des courbes amplitude/distance mettent en évidence :

  • la nécessité d’utiliser les modèles SOV_COMPLET et SPECULAIRE plutôt que le modèle SOV pour simuler les échos des inclusions quand elles ne sont pas en champ lointain.
  • le fait qu’en champ lointain du capteur, les modèles SOV et SOV_COMPLET donnent des résultats proches.
  • que les prédictions du modèle SPECULAIRE pour l'inclusion de 6mm en champ lointain sont plus proches de la mesure que celles obtenues avec le modèle SOV_COMPLET pour lequel les écarts restent faibles. Cette dernière observation valide le bridage n’autorisant que le modèle SPECULAIRE pour l’inclusion de 6mm dans CIVA.  

Un exemple de Ascans expérimental et simulé des échos des inclusions avec SOV-COMPLET et SPECULAIRE sont représentés sur la figure ci-dessous pour deux distances « D » entre le capteur et l’inclusion L’écho spéculaire est très bien prédit par SOV-COMPLET et SPECULAIRE. Le modèle SOV-COMPLET prédit également bien la contribution arrivant après cet écho (sauf pour l’inclusion de 1mm). Le modèle SPECULAIRE ne simule pas cette contribution.

Figure 27 : Comparaison des A-scans mesurés et simulés avec SOV-COMPLET et SPECULAIRE, cas des inclusions de diamètre 1 et 2mm, distance capteur/inclusion de 14.5 (focale expérimentale) et 60mm. Amplitudes normalisées non comparables. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.
  • Cartographies dans le plan XY à la distance focale

Les courbes échodynamiques XY expérimentales et simulées avec SOV, SOV_COMPLET et SPECULAIRE, extraites à la distance capteur/inclusion de 14.5mm (focale expérimentale) ainsi que la largeur de la tache focale à -6dB sont proches (voir illustration ci-dessous). Ces courbes sont normalisées en amplitude afin de comparer les largeurs focales. On constate que la largeur focale ne dépend quasiment pas du diamètre de l'inclusion, elle est 2mm à +/-0.2mm, sachant que le pas de déplacement mécanique est de 0.1mm pour les acquisitions. Elle est très légèrement sous-estimée en simulation (0.2 à 0.3mm).

Figure 28 : Comparaison des courbes XY mesurées et simulées avec SOV, SOV-COMPLET et SPECULAIRE, cas des inclusions de Ø4 et 6mm. Amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Résultats obtenus pour le plan infini

Les comparaisons des courbes amplitude/distance du plan infini, expérimentales et simulées avec les modèles SPECULAIRE et KIRCHHOFF, montrent un très bon accord (Figure 29). 

Figure 29 : Comparaison des courbes amplitude/distance mesurée et simulées avec SPECULAIRE (avec et sans prise en compte de l’atténuation) et KIRCHHOFF, cas du plan infini. Référence pour les amplitudes: écho L0° d’un TGØ2mm à 44mm de profondeur dans la cale d’étalonnage, hauteur d’eau 20mm. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

Remarque : La figure ci-dessus montre que la prise en compte de l'atténuation dans l'eau (0.0087dB/mm à la fréquence de 2MHz) est négligeable pour ce capteur. On rappelle que pour le calcul des échos des inclusions elle n’a pas été prise en compte car la distance maximale capteur/inclusion utilisée pour les mesures des échos des inclusions n’est que de 74mm.

Les A-scans expérimental et simulé par le modèle SPECULAIRE du plan infini sont en très bon accord Figure 30.

 

Figure 30 : Comparaison des A-scans mesurés et simulés avec SPECULAIRE, cas du plan infini. Amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Spectre des échos des inclusions et du plan infini

Ici, nous comparons les caractéristiques (fréquence centrale (fc) et bande passante à -6dB (BW)) des spectres mesurés et simulés avec le modèle SPECULAIRE du plan infini placé à la focale et à 60mm (champ lointain) afin de vérifier que CIVA les prédit correctement. Les résultats sont regroupés sur le Tableau 5.

Plan Infini

Distance capteur / plan infini

14.5mm

60mm

 

fc (MHz)

 BW (MHz)

fc (MHz)

 BW (MHz)

Mesure

2

1.2

2.2

1.25

SPECULAIRE

2

1.25

2.15

1.25

 
Tableau 5 : Comparaison des caractéristiques issues de résultats de mesure et de simulation avec SOV, SOV_COMPLET et SPECULAIRE (fréquence centrale (fc) et bande passante à -6dB (BW)) du spectre des échos spéculaires du plan infini dans l’eau aux distances de 14.5 et 60mm du capteur. Les valeurs en caractères gras correspondent aux cas non bridés dans CIVA. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

Les mêmes caractéristiques expérimentales et simulées extraites des spectres des échos d’inclusions ont été comparées aux caractéristiques issues du plan infini. Le Tableau 6 montre à titre d'example les résultats pour l’inclusion de Ø1mm.

Inclusion Ø1mm

Distance capteur/inclusion

14.5mm

60mm

 

fc (MHz

 BW (MHz)

fc (MHz)

 BW (MHz)

Mesure

2

1.2

2.1

1.2

SOV

2

  1.1

2.1

1.1

SOV-COMPLET

1.9

1

2.1

 1.05

SPECULAIRE

1.9

1.1

2.1

1.3

 
Tableau 6 : Comparaison des caractéristiques issues de résultats de mesure et de simulation avec SOV, SOV_COMPLET et SPECULAIRE (fréquence centrale (fc) et bande passante à -6dB (BW)) du spectre des échos spéculaires de l’inclusion en acier Ø1mm dans l’eau aux distances de 14.5 et 200mm du capteur. Les valeurs en caractères gras correspondent aux cas non bridés dans CIVA. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

 

Ces résultats montrent que CIVA prédit bien les fréquences centrales et bandes passantes des échos du plan infini et des deux inclusions. Les valeurs ne dépendent quasiment pas du réflecteur.

 

Effet d'une faible variation de la fréquence centrale

Nous avons évalué l’effet d’une variation (arbitraire) de +/-0.1MHz de la fréquence centrale « fc » du signal d’entrée (environ 5% de la fréquence centrale nominale du capteur) sur les prédictions de CIVA pour les inclusions et le plan infini. 

Avant d’étudier cet effet sur les échos des inclusions et du plan infini, le bon accord expérience/simulation pour l’écho de référence du TG pour les 3 fréquences évaluées (2.2MHz, 2.3MHz et 2.4MHz) a été vérifié car il est indispensable pour permettre les comparaisons mesure/simulation pour d’autres réflecteurs.

Les A-scans de l’écho de la référence (TG) simulés aux 3 fréquences sont en accord avec la mesure (Figure 31). 

 

Figure 31 : Superposition des A-scans mesuré et simulés avec SOV_COMPLET de l’écho du TG de référence. Ces comparaisons montrent que les A-scans simulés avec SOV_COMPLET pour des fréquences centrales du signal d’entrée de 2.2, 2.3 et 2.4MHz sont tous en bon accord avec la mesure. Amplitudes normalisées. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

Pareillement, l’amplitude du TG de référence (à 44mm de profondeur) varie peu avec la fréquence centrale: 0.5dB environ (Figure 32).

Figure 32 : Résultats de simulation SOV-COMPLET, échos L0° de TGs à différentes profondeurs (de 4mm à 60mm par pas de 4 mm) dans la cale d’étalonnage. Etude de l’effet d’une faible variation de la fréquence centrale du signal d’entrée CIVA du capteur sur cette courbe calculée pour 3 fréquences: 2.2MHz, 2.3MHz et 2.4MHz. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz, hauteur d’eau de 20mm.

 

Les courbes amplitude/distance des inclusions ont été simulées aux 3 fréquences centrales « fc » avec les modèles SOV_COMPLET pour les inclusions de Ø1, 2 et 4mm  (Figure 33) et SPECULAIRE pour l’inclusion de Ø6mm (Figure 34).

 

Figure 33 : Résultats de simulation SOV-COMPLET, courbes amplitude/distance des inclusions en acier dans l’eau. Etude de l’effet d’une faible variation de la fréquence centrale sur ces courbes obtenues pour 3 fréquences: 2.2MHz, 2.3MHz et 2.4MHz. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.
 
 

Figure 34 : Résultats de simulation SPECULAIRE, courbe amplitude/distance de l’inclusion en acier de Ø6mm dans l’eau. Etude de l’effet d’une faible variation de la fréquence centrale sur cette courbe calculée pour 3 fréquences: 2.2MHz, 2.3MHz et 2.4MHz. Capteur plan Ø6.35mm, 2.25MHz.

Ces résultats montrent qu’une variation de fréquence centrale modifie l’amplitude maximale des courbes amplitude/distance de 2 à 2.5dB. Cependant, quand les inclusions s’éloignent du capteur, les amplitudes de leurs échos varient peu avec fc.

Ainsi, si on modifie de 0.1MHz la fréquence centrale du signal d’entrée de CIVA, les amplitudes maximales des courbes amplitude/distance des inclusions peuvent varier de 2 dB environ si on choisit comme référence pour les amplitudes le TG à 44mm de profondeur. De plus, la position du maximum des courbes amplitude/distance varie de 1.5mm. Ces variations peuvent être considérées comme des incertitudes sur les résultats de simulation CIVA liées à l’incertitude sur la valeur de la fréquence centrale du signal d’entrée. 

 

Synthèse

Un très bon accord a été obtenu pour ce capteur entre la mesure et les simulations SOV_COMPLET et SPECULAIRE pour :

  • les courbes amplitude/distance des inclusions et du plan infini,
  • les courbes « XY » des inclusions,
  • les Ascans des échos et leurs spectres.

La surestimation des amplitudes des échos de l’inclusion de Ø6mm en champ lointain avec SOV et SOV_COMPLET justifie le bridage présent actuellement dans CIVA et qui n’autorise le calcul des échos de cette inclusion qu’avec le modèle SPECULAIRE. L’apport de SOV_COMPLET par rapport à SOV a été mis en évidence pour les échos des inclusions quand elles sont près du capteur.

 

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